Уплыў HPMC на раствор для 3D-друку

1.1Уплыў HPMC на прыдатнасць для друку раствораў для 3D-друку

1.1.1Уплыў HPMC на здольнасць да экструдавання раствораў для 3D-друку

Пустую групу M-H0 без ГПМЦ і доследныя групы з утрыманнем ГПМЦ 0,05%, 0,10%, 0,20% і 0,30% пакідалі на розныя перыяды часу, а затым правяралі цякучасць. Можна заўважыць, што ўключэнне HPMC Гэта значна паменшыць цякучасць раствора; пры паступовым павышэнні ўтрымання ГПМЦ ад 0% да 0,30% пачатковая цякучасць раствора зніжаецца з 243 мм да 206, 191, 167 і 160 мм адпаведна. HPMC - высокамалекулярны палімер. Іх можна зблытаць адзін з адным, утвараючы сеткаватую структуру, і згуртаванасць цэментавага раствора можна павялічыць шляхам інкапсуляцыі такіх кампанентаў, як Ca(OH) 2. Макраскапічна паляпшаецца згуртаванасць раствора. З падаўжэннем часу вытрымкі ступень ўвільгатнення раствора павялічваецца. павялічваецца, цякучасць з часам губляецца. Цякучасць пустой групы M-H0 без HPMC хутка зніжалася. У доследнай групе з 0,05%, 0,10%, 0,20% і 0,30% ГПМЦ ступень зніжэння цякучасці з часам зніжалася, і цякучасць раствора пасля вытрымкі на працягу 60 хвілін склала 180, 177, 164 і 155 мм адпаведна. . Цякучасць 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. Уключэнне HPMC можа значна палепшыць здольнасць утрымліваць цякучасць будаўнічага раствора, што звязана з спалучэннем HPMC і малекул вады; з іншага боку, HPMC можа ўтвараць аналагічную плёнку. Ён мае сеткаватую структуру і ахінае цэмент, што эфектыўна памяншае выпарванне вады ў растворы і мае пэўную характарыстыку ўтрымання вады. Варта адзначыць, што пры ўтрыманні ГПМЦ 0,20% утрымліваючая здольнасць цякучасці раствора дасягае найвышэйшага ўзроўню.

Цякучасць раствора для 3D-друку, змешанага з рознай колькасцю HPMC, складае 160~206 мм. З-за розных параметраў прынтара рэкамендаваныя дыяпазоны цякучасці, атрыманыя рознымі даследчыкамі, адрозніваюцца, напрыклад, 150~190 мм, 160~170 мм. На малюнку 3 відаць, што цякучасць раствора для 3D-друку, змешанага з HPMC, у асноўным знаходзіцца ў межах рэкамендаванага дыяпазону, асабліва калі ўтрыманне HPMC складае 0,20%, цякучасць раствора на працягу 60 хвілін знаходзіцца ў межах рэкамендаваны дыяпазон, які задавальняе адпаведнай цякучасцю і штабелируемостью. Такім чынам, нягледзячы на ​​тое, што цякучасць будаўнічага раствора з адпаведнай колькасцю ГПМЦ зніжаецца, што прыводзіць да зніжэння магчымасці экструзіі, ён па-ранейшаму мае добрую здольнасць да экструзіі, якая знаходзіцца ў межах рэкамендаванага дыяпазону.

1.1.2Уплыў HPMC на здольнасць штабелироваться раствораў для 3D-друку

Калі шаблон не выкарыстоўваецца, памер каэфіцыента захавання формы ва ўмовах уласнай вагі залежыць ад мяжы цякучасці матэрыялу, які звязаны з унутранай кагезіяй паміж суспензіяй і запаўняльнікам. Дадзена захаванне формы раствораў для 3D-друку з розным утрыманнем HPMC. Хуткасць змены з часам стаяння. Пасля дадання ГПМЦ паляпшаецца захаванне формы раствора, асабліва на пачатковым этапе і пры вытрымцы 20 хвілін. Тым не менш, з падаўжэннем часу стаяння эфект паляпшэння ГПМЦ на хуткасць захавання формы будаўнічага раствора паступова слабее, што адбылося ў асноўным з-за таго, што хуткасць захавання значна павялічваецца. Пасля вытрымкі на працягу 60 хвілін толькі 0,20% і 0,30% HPMC можа палепшыць хуткасць захавання формы раствора.

Вынікі выпрабаванняў на ўстойлівасць да пранікнення раствора для 3D-друку з розным утрыманнем HPMC паказаны на малюнку 5. На малюнку 5 відаць, што ўстойлівасць да пранікнення звычайна павялічваецца з падаўжэннем часу стаяння, што ў асноўным звязана з патокам завісі ў працэсе гідратацыі цэменту. Ён паступова ператварыўся ў цвёрдае цела; у першыя 80 хвілін уключэнне HPMC павялічвала супраціў пранікненню, а з павелічэннем утрымання HPMC супраціўляльнасць пранікненню павялічвалася. Чым большая ўстойлівасць да пранікнення, дэфармацыя матэрыялу з-за прыкладзенай нагрузкі, тым большая ўстойлівасць НРМС, што паказвае на тое, што НРМС можа палепшыць ранняе ўкладванне раствора для 3D-друку. Паколькі гідраксільныя і эфірныя сувязі ў палімерным ланцугу ГПМЦ лёгка злучаюцца з вадой праз вадародныя сувязі, што прыводзіць да паступовага скарачэння свабоднай вады і павелічэння сувязі паміж часціцамі, павялічваецца сіла трэння, таму супраціў ранняга пранікнення становіцца большым. Пасля 80-хвіліннага стаяння з-за гідратацыі цэменту ўстойлівасць да пранікнення пустой групы без ГПМЦ хутка павялічвалася, у той час як супраціўляльнасць пранікненню доследнай групы з ГПМЦ павялічвалася. Хуткасць істотна не змянялася прыкладна да 160 хвілін стаяння. Па словах Чэна і інш., гэта галоўным чынам таму, што HPMC утварае ахоўную плёнку вакол часціц цэменту, што падаўжае час схоплівання; Пурчэз і інш. выказалі здагадку, што гэта ў асноўным з-за абалоніны. Простыя прадукты дэградацыі эфіру (напрыклад, карбаксілаты) або метоксильные групы могуць затрымліваць гідратацыю цэменту, запавольваючы адукацыю Ca(OH)2. Варта адзначыць, што для прадухілення ўплыву выпарэння вады на паверхні ўзору на развіццё супраціўляльнасці пранікненню гэты эксперымент праводзіўся пры аднолькавых умовах тэмпературы і вільготнасці. У цэлым HPMC можа эфектыўна палепшыць здольнасць укладваць раствор для 3D-друку на пачатковым этапе, затрымаць каагуляцыю і падоўжыць час друку раствора для 3D-друку.

Суб'ект раствора для 3D-друку (даўжыня 200 мм × шырыня 20 мм × таўшчыня пласта 8 мм): пустая група без HPMC была моцна дэфармаваная, развалілася і мела праблемы з крывацёкам пры друку сёмага пласта; Мінамет групы М-Н0,20 валодае добрай штабелируемостью. Пасля друку 13 слаёў шырыня верхняга краю складае 16,58 мм, шырыня ніжняга краю складае 19,65 мм, а стаўленне верхняга краю да ніжняга краю (адносіны шырыні верхняга краю да шырыні ніжняга краю) складае 0,84. Адхіленне памераў невялікае. Такім чынам, было пацверджана друкам, што ўключэнне HPMC можа значна палепшыць прыдатнасць для друку раствора. Цякучасць раствора мае добрую здольнасць да экструзіі і штабелирования пры 160~170 мм; каэфіцыент захавання формы складае менш за 70 %, сур'ёзна дэфармаваны і не адпавядае патрабаванням да друку.

1.2Уплыў HPMC на рэалагічныя ўласцівасці раствораў для 3D-друку

Прыводзіцца ўяўная глейкасць чыстай цэлюлозы пры розным утрыманні НРМЦ: з павелічэннем хуткасці зруху ўяўная глейкасць чыстай цэлюлозы памяншаецца, а з'ява разрэджвання пры зруху назіраецца пры высокім утрыманні НРМЦ. Гэта больш відавочна. Малекулярны ланцуг HPMC неўпарадкаваны і паказвае больш высокую глейкасць пры нізкай хуткасці зруху; але пры высокай хуткасці зруху малекулы НРМС рухаюцца паралельна і ўпарадкавана ўздоўж напрамку зруху, палягчаючы слізгаценне малекул, таму табліца Бачная глейкасць завісі адносна нізкая. Калі хуткасць зруху перавышае 5,0 с-1, уяўная глейкасць P-H0 у пустой групе ў асноўным стабільная ў межах 5 Па с; у той час як відавочная глейкасць завісі павялічваецца пасля дадання HPMC, і яна змешваецца з HPMC. Даданне HPMC павялічвае ўнутранае трэнне паміж часціцамі цэменту, што павялічвае ўяўную глейкасць пасты, а макраскапічныя характарыстыкі заключаюцца ў тым, што здольнасць раствора для 3D-друку памяншаецца.

Узаемасувязь паміж напружаннем зруху і хуткасцю зруху чыстай суспензіі ў рэалагічных выпрабаваннях была зафіксавана, і мадэль Бінгема была выкарыстана для падганяння вынікаў. Вынікі паказаны на малюнку 8 і ў табліцы 3. Калі ўтрыманне HPMC складала 0,30%, хуткасць зруху падчас выпрабавання была большай за 32,5. Калі глейкасць завісі перавышае дыяпазон прыбора пры с-1, адпаведныя даныя балы нельга сабраць. Як правіла, плошча, ахопленая нарастаючай і спадальнай крывымі ў стабільнай стадыі (10,0~50,0 с-1), выкарыстоўваецца для характарыстыкі тыксатрапіі завісі [21, 33]. Тыксатрапія адносіцца да ўласцівасці, што суспензія мае вялікую цякучасць пад дзеяннем знешняй сілы зруху і можа вярнуцца ў зыходны стан пасля адмены зруху. Адпаведная тыксатрапія вельмі важная для магчымасці друку раствора. На малюнку 8 відаць, што тыксатропная плошча пустой групы без HPMC складала ўсяго 116,55 Па/с; пасля дадання 0,10% ГПМЦ тыксатропная плошча чыстай пасты значна павялічылася да 1800,38 Па/с; З павелічэннем тыксатропнай плошчы пасты паменшылася, але яна ўсё яшчэ была ў 10 разоў вышэй, чым у пустой групы. З пункту гледжання тыксатрапіі, уключэнне HPMC значна палепшыла прыдатнасць раствора для друку.

Для таго, каб раствор захоўваў сваю форму пасля экструзіі і вытрымліваў нагрузку наступнага экструдаванага пласта, раствор павінен мець больш высокую мяжу цякучасці. З табліцы 3 відаць, што мяжа цякучасці τ0 чыстай суспензіі значна паляпшаецца пасля дадання ГПМЦ, і яна падобная да ГПМЦ. Змест ГПМЦ станоўча карэлюе; калі ўтрыманне ГПМЦ складае 0,10%, 0,20% і 0,30%, мяжа цякучасці чыстай пасты павялічваецца да 8,6, 23,7 і 31,8 разоў, чым пустая група адпаведна; пластычная глейкасць μ таксама ўзрастае з павелічэннем утрымання ГПМЦ. 3D-друк патрабуе, каб пластычная глейкасць раствора не была занадта маленькай, інакш дэфармацыя пасля экструзіі будзе вялікай; у той жа час неабходна падтрымліваць адпаведную пластычную глейкасць, каб забяспечыць кансістэнцыю экструзіі матэрыялу. Падводзячы вынік, з пункту гледжання рэалогіі, уключэнне HPMC аказвае станоўчы ўплыў на паляпшэнне здольнасці штабеліраваць раствор для 3D-друку. Пасля ўключэння ГПМЦ чыстая паста па-ранейшаму адпавядае рэалагічнай мадэлі Бінгема, а ступень прыдатнасці R2 не ніжэй за 0,99.

1.3Уплыў HPMC на механічныя ўласцівасці раствора для 3D-друку

28 d трываласць на сціск і трываласць на выгіб раствора для 3D-друку. З павелічэннем утрымання HPMC трываласць раствора для 3D-друку на сціск і выгіб 28 d знізілася; калі ўтрыманне HPMC дасягнула 0,30%, трываласць на сціск 28 d і трываласць на выгіб складаюць 30,3 і 7,3 Мпа адпаведна. Даследаванні паказалі, што HPMC валодае пэўным паветраўцягваючым эфектам, і калі яго ўтрыманне занадта высокае, унутраная сітаватасць раствора значна ўзрасце; Супраціўленне дыфузіі ўзрастае, і разрадзіць усё цяжка. Такім чынам, павелічэнне сітаватасці можа быць прычынай зніжэння трываласці раствора для 3D-друку, выкліканага HPMC.

Унікальны працэс фармавання ламінавання пры 3D-друку прыводзіць да існавання слабых участкаў у структуры і механічных уласцівасцях паміж суседнімі пластамі, а трываласць злучэння паміж пластамі моцна ўплывае на агульную трываласць надрукаванага кампанента. Для 3D-друку ўзоры будаўнічага раствора, змешанага з 0,20% HPMC M-H0.20, былі разрэзаны, і трываласць міжслойнага злучэння была праверана метадам расшчаплення паміж пластамі. Трываласць міжслойнай сувязі трох частак была вышэй за 1,3 МПа; і калі колькасць слаёў была нізкай, трываласць міжслойнай сувязі была крыху вышэй. Прычына можа быць у тым, што, з аднаго боку, сіла цяжару верхняга пласта робіць ніжнія пласты больш шчыльна звязанымі; з іншага боку, паверхня раствора можа мець больш вільгаці пры друку ніжняга пласта, у той час як вільготнасць паверхні раствора зніжаецца з-за выпарэння і гідратацыі падчас друку верхняга пласта, таму сувязь паміж ніжнімі пластамі мацней.

1.4Уплыў HPMC на мікрамарфалогію раствора для 3D-друку

СЭМ выявы ўзораў M-H0 і M-H0.20 ва ўзросце 3 дзён паказваюць, што павярхоўныя пары ўзораў M-H0.20 значна павялічваюцца пасля дадання 0,20% HPMC, а памер пор большы, чым у пустая група. Гэта, з аднаго боку, таму, што HPMC валодае паветраўцягваючым эфектам, які ўводзіць аднастайныя і дробныя пары; з іншага боку, можа быць, што даданне HPMC павялічвае глейкасць завісі, тым самым павялічваючы супраціў разраду паветра ўнутры завісі. Павелічэнне можа быць асноўнай прычынай зніжэння механічных уласцівасцяў раствора. Падводзячы вынік, каб забяспечыць трываласць раствора для 3D-друку, утрыманне HPMC не павінна быць занадта вялікім (≤ 0,20%).

У заключэнне

(1) Гідраксіпрапілметылцэлюлоза HPMC паляпшае прыдатнасць раствора для друку. З павелічэннем утрымання ГПМЦ здольнасць раствора да экструзіі зніжаецца, але ён усё яшчэ мае добрую здольнасць да экструзіі, паляпшаецца здольнасць да штабеля, а час друку павялічваецца. Друкаваннем было пацверджана, што дэфармацыя ніжняга пласта раствора памяншаецца пасля дадання ГПМЦ, а суадносіны верхняга і ніжняга пласта складае 0,84, калі ўтрыманне ГПМЦ складае 0,20%.

(2) HPMC паляпшае рэалагічныя ўласцівасці раствора для 3D-друку. З павелічэннем утрымання ГПМЦ павялічваюцца ўяўная глейкасць, мяжа цякучасці і пластычная глейкасць завісі; тиксотропность спачатку ўзрастае, а потым памяншаецца, і атрымліваецца прыдатнасць для друку. Паляпшэнне. З пункту гледжання рэалогіі, даданне HPMC можа таксама палепшыць прыдатнасць раствора для друку. Пасля дадання ГПМЦ суспензія па-ранейшаму адпавядае рэалагічнай мадэлі Бінгема, а ступень адпаведнасці R2≥0,99.

(3) Пасля дадання HPMC мікраструктура і пары матэрыялу павялічваюцца. Рэкамендуецца, каб утрыманне HPMC не перавышала 0,20%, інакш гэта будзе мець вялікі ўплыў на механічныя ўласцівасці раствора. Трываласць счаплення паміж рознымі пластамі раствора для 3D-друку трохі адрозніваецца, і колькасць слаёў, калі яна меншая, трываласць счаплення паміж пластамі раствора вышэй.